오래된 숙제를 이제야 끝냈습니다... Portugieser

얼마 전 모 시계 커뮤니티에 누군가 다음과 같은 질문을 올려 놓았더군요.

기계식 시계에 입문하게 된 계기가 다들 어떻게 되냐고...

다양한 답변들이 있었습니다.

아버지가 기계식 시계 애호가셔서 자연스럽게 접하게 되었다,

예물 알아보다가 관심을 가지게 되었다,

지나가다 쇼윈도에 진열된 시계를 보고 꽂히게 되었다...

이 외에도 기타 등등 여러가지 경우가 있었습니다만 제 경우는...

약간 특이하다면 특이할 수 있는게,

제 본래 취미는 기계식 시계가 아니었습니다.

역사, 그 중에서도 밀리터리, 그 중에서도 기관총이 등장하기 전 나폴레옹 전쟁 이전까지의 군사사, 특히 그 중에서도 17~18세기 대항해시대의 범선과 전열함들이 제가 좋아하는 분야였습니다.

뭐...그냥 평범한 밀덕이었다고 보시면 되겠습니다.

그런 제가 기계식 시계와 연결된 것은 '경도' 때문이었습니다.

17~18세기 대양 항해가 빈번해 지면서 항해자들은 망망대해에서 경도와 위도를 산정해 자신의 위치를 확인하고 진로를 결정해야 했는데,

위도는 고대로부터 북극성이나 태양의 고도를 측정함으로서 얻을 수 있었지만 경도는 정밀한 시계, 즉 마린 크로노미터가 없이는 측정이 불가능했기 때문입니다.

이 경도를 찾는 법, 즉 마린 크로노미터의 개발은 단순히 시계사적인 의미보다도 인류의 이동 능력을 전에 없이 안전하게 넓혀놓은 세계사적인 커다란 발명이었습니다.

그리고 이 마린 크로노미터를 개발하기 위한 영국의 시계공 존 해리슨의 십수년간의 노력은 매우 흥미로운 스토리이였기 때문에 이에 대한 책도 구입하고 자료도 찾아보게 되었고 제 블로그에 포스팅도 하게 되었죠.

그 과정에서 존 해리슨의 유산을 이어받은 현대의 기계식 시계에 흥미를 가지고 입문하게 된 것은 저에겐 매우 자연스럽고도 필연적인 수순이었습니다.

모든 것은 경도 때문이었다!

아무튼, 이런 계기로 기계식 시계에 입문하게 된 저에게, 마린 크로노미터는 언젠가는 꼭 하나 가지고 싶었던 물건이었습니다.

그리고 마침내, 마음에 꼭 드는 마린 크로노미터를 들이게 되었네요.

IWC Portugieser  Ref. 5441 입니다.

동봉된 책자에 써있기로는-

The Portugieser Uhr from IWC.

Celebrating our jubilee in a big way - with the 9828 calibre movemen.

라고 써 있듯이 창립 125주년 기념으로 Cal.9828로 제작된 Historical Timepiece 입니다. 흔히 쥬빌레(Jubilee) 라고 부르죠.

국내에서는 구하기 힘든 물건인데 어떻게 인연이 닿았네요...^^

화려한 것, 비싼 것 보다는 역사적인 것, 의미있는 것을 사자는(그게 비싼거잖아! 퍽!) 초심(初心)을 다시한 번 다잡을 수 있게...

2006년, 저를 기계식 시계로 인도하는 계기가 되었던 그 경도에 관한 글,

손목에는 스와치가 얹어 있던 그시절 제 오래된 블로그에 포스팅 했던 '경도' 를 손질해서 올려 드림으로써, 오늘을 조촐히 기념해 봅니다.

항해자의 친구들 ; 경도(經度 ; Longitude)

모든 것은 경도 때문이었다!

1707년 10월 22일 밤, 영국 해군은 최악의 해난사고를 당했다.

클로디슬리 셔블 경 휘하의 21척의 전함으로 구성된 영국 함대가 본국으로 귀환 도중 실리 제도에서 대규모 난파를 당한 것이다.

추측항법에 의해 웨상 섬 서쪽의 안전지대를 통과하고 있을 것으로 생각하고 있던 셔블 경은 몇일 째 지속되던 안개까지 겹쳐 갑자기 나타난 실리 제도의 암초군에 속수무책일 수 밖에 없었다.

기함 어소시에이션 호를 비롯해서 이글, 롬니, 파이어브랜드 호 등 4척의 배가 차례로 암초를 들이받고 침몰했고 1,647명이 수장되었다.

약 100년 뒤 벌어질 트라팔가 해전에서 영국 측 사상자가 1,600명이었으니 영국 해군에게 있어서는 공전절후의 참사였다.

 

실리 제도의 참사

이곳은 상당히 험한 곳으로 셔블의 참사 260년 후 12만톤의 원유를 실은 유조선 토리 캐니언 호가 좌초한 사고로도 유명하다.

 

이 일을 계기로 영국 정부는 1714년 의회에서 경도법을 통과시키고 경도를 측정하는 방법을 찾는 자에게 20,000 파운드의 상금을 약속했고, 이에 대한 심사를 위해 경도 심사국을 발족시켰다.

20,000 파운드는 당시로서는 어마어마한 금액이었고 이것은 경도를 측정하는 방법을 찾기가 그만큼 어렵다는 것을 반증하는 것이었다. 당시의 경도를 찾기 위한 노력은 요즘 관점으로는 줄기세포 만들기나 암의 완치법 찾기 등에 비견될 정도로 불가능에 가까운 일이었다.

경도법

앤 여왕 칙령 제12호 제15조로 공표되었다. 상금 20,000 파운드는 지금 기준으로는 수십억원에 해당한다.

 

경도를 측정하는 방법은 이론적으로는 쉬운 일이었다.

지금은 그리니치 천문대를 본초자오선, 즉 경도 0도로 설정하고 있으므로 어떤 해상에서의 시각이 그리니치 표준시각보다 1시간 빠르다면 그리니치보다 경도 15도 만큼 동쪽이라는 뜻이고 1시간 늦다면 그리니치에서 경도 15도 서쪽이라는 뜻이 된다.

따라서 그리니치 표준시각에 맞춘 시계를 가지고 배를 타고 출항한 후 경도를 알고자 하는 해역에서 태양의 정중고도를 측정, 그 해역의 시간을 알아낸 후 그리니치 표준시각과 비교하면 되는 것이다.

하지만 당시로서는 거친 해상의 롤링과 피칭,  뜨거운 열대와 차디찬 북해의 온도차, 습기와 소금기 가득한 해풍을 견뎌낼 수 있는 정밀시계를 만든다는 것은 상상할 수 없는 일이었다. 아니, 당시의 시계는 육상에서조차 가장 정밀한 시계도 하루 1분 정도의 오차는 당연한 일이었다.

 

그래서 사람들은 하늘의 시계로 고개를 돌렸다.

극단적인 예로 개기일식을 생각해 보자.  천문 관측 결과 그리니치 천문대에서 오후 1시에 일식이 관찰될 것이 예상된다는 사실을 알고 있다면 경도를 알 수 있다. 어느 해상에서 개기일식이 관찰되었는데 그 시각이 현지 시각으로 오후 3시였다면 그 지점은 그리니치에서 경도 30도 서쪽이 되는 것이다.

하지만 일식은 매우 드물게 일어나는 현상이었고 좀 더 자주 일어나며 더불어 관찰이 용이한 천문학적 현상이 필요했다.

 

제일 처음 경도에 근접한 사람은 갈릴레이였다.

모두가 알다시피 목성의 4개의 위성을 처음 발견한 갈릴레이는 1년 365일 내내 목성과 그 위성과의 위치 관계를 관찰, 기록했다.

그 결과 특정한 날 특정한 시각에 목성과 그 4개의 위성이 어떤 형태를 취할 것인지를 예측할 수 있게 되었다.

갈릴레이는 자신의 관측 결과를 표로 만들고 이제 항해자들은 배 위에서 목성을 관측하고 해당 표에 적혀있는 시각과 현지 시각을 비교만 하면 경도를 알 수 있을 것이라고 주장했다.

하지만 당시의 조악한 천문관측 기구들-아스트롤라베, 크로스스태프, 백스태프-로 흔들리는 배 위에서 목성과 그 위성들의 위치를 정확히 파악하기는 불가능에 가까웠다.

갈릴레이의 노력은 배 위에서는 실패했지만 육상에서는 유용하게 사용되었다. 1650년 이후 육상의 측량사들과 지도 제작자들은 갈릴레이의 경도 측정법으로 세계지도를 다시 그리게 된 것이다.

루이 14세는 이 새로운 경도측정법으로 새롭게 그려진 프랑스 지도를 보고 적군보다도 천문학자들에게 더 많은 땅을 빼앗겼다고 투덜댔다고 한다.

 

목성과 그 4개의 위성

목성의 4개의 위성은 목성 주위를 돌며 1년에 천여차례 목성 뒤로 숨었다, 나타났다를 반복하게 된다.

 

목성의 관측결과를 기록한 표

1668년 매월 매일 오후 7시 볼로냐에서 관측할 수 있는 목성과 그 위성의 모습이 기록되어 있다. 따라서 이론상으로는 어느 해상에서 그 지방 시각으로 오후 7시에 목성을 관찰한 후 표에서 같은 모양을 찾으면 볼로냐를 기준으로 한 경도를 계산할 수 있었다.

 

1735년, 경도법이 제정된 지 20년이 지난 뒤에 획기적인 사건이 일어났다. 영국의 독학 시계공 존 해리슨에 의해 단순한 시계가 아니라 시간측정기-크로노미터-라 불러도 좋은 정밀한 시계인 H1이 탄생한 것이다.

H1의 정밀도는 당시의 개념을 뛰어넘는 획기적인 물건으로 마치 타임머신을 타고 미래에서 뚝 떨어진 물건처럼 보였다.

존 해리슨은 경도 심사국으로부터 기대를 한 몸에 받았으나 존 해리슨의 기준으로는 H1은 아직도 미흡한 물건이었다. H1을 시작으로 연이어 H2를 제작한 존 해리슨은 진정한 크로노미터의 완성을 위해 20년이 넘는 긴 칩거에 들어간다. 그리고 이와 비슷한 시기, 천문학에서도 획기적인 발명품이 등장한다.

 

해리슨 1호(H1)

영국의 시계공 존 해리슨이 경도상금을 타기 위해 처음 제작한 시계. 경도 심사국의 기대를 한몸에 받았으나 정작 시계의 결점을 얘기하고 개량을 주장한 것은 자신에게 엄격하고 고지식한 해리슨 자신이었다. 그 후 H2, H3에 이어 H4가 탄생하기까지 20년이 넘는 시간이 흘러갔다.

 

밤 하늘에서 가장 쉽게 보이며 어디서나 관찰할 수 있는 천체...그것은 다름아닌 ‘달’ 이었다.

만약 달의 움직임을 미리 예측할 수 있다면 뱃사람들은 언제 어디서나 쉽게 달을 관측하고 시간을 비교하여 경도를 알아낼 수 있을 것이다.

이런 ‘월거법’에 대한 논의는 이미 지난 수세기부터 있어 왔지만 그것이 실현되기에는 난제가 2개 있었다.

하나는 조악한 천문관측기구였다. 달의 위치를 판단하기 위해서는 달과 다른 별들 사이의 거리를 ‘각거리’를 통해 측정해야 하지만 당시에는 고작 크로스스태프 정도가 각거리를 잴 수 있는 기구였을 뿐이었다.

또 하나는 달의 운행이 상당히 난해하다는 점이었다. 달은 지구 주위를 도는 동시에 지구도 태양 주위를 돈다. 이에 따라 천체상에서 달이 움직이는 궤도는 그 어떤 천체보다 복잡하기 짝이 없어 달의 움직임을 예측하기 어려웠다.

 

첫 번째 문제는 팔분의가 등장하면서 해결되었다.

발명가 해들리의 이름을 따 해들리 사분의로도 불렸던(사실 팔분의는 영국의 존 해들리 뿐만 아니라 미국의 토마스 고드프리도 거의 동일한 시기에 고안해 내었으며 뉴턴도 비슷한 관측기구를 설계한 바 있다) 팔분의는 한쌍의 거울을 사용하여 두 천체를 같은 선상에 놓고 비교함으로서 천체 사이의 각거리와 별의 고도를 정확하게 측정할 수 있었으며 흔들리는 배 위에서도 수월하게 사용할 수 있었다. 이 팔분의는 후에 망원경을 부착하고 측정각을 넓혀 더욱 정확하게 만든 육분의로 발전하였다.

 

팔분의

 

팔분의 등장 이전에는 별 사이의 각거리 측정에 부정확한 크로스스태프를 사용할 수 밖에 없었다.

 

육분의

팔분의에 망원경을 부착하고 측정각을 넓힌 개량형. 그 원리는 팔분의와 같다.

 

육분의의 구조와 측각 원리

육분의를 사용한 별의 고도 측정 방법

 

두 번째 문제도 뉴턴의 만유인력의 법칙 등이 나오면서 달의 운행에 대한 이론적 기반이 서게 되었다.

그 결과 달은 18년을 주기로 규칙적인 운행을 한다는 결과를 얻게 되었다.

이제 적어도 18년의 관측 결과만 있으면 달의 운행을 예측할 수 있게 된 것이다.

이제 뱃사람들은 팔분의, 또는 육분의를 사용해 밤하늘의 달의 위치를 정확히 측정할 수 있게 되었다.

달의 위치를 측정하면 곧 매년 발행하는 월거표에서 달의 해당 위치를 찾는다. 그러면 월거표에는 달이 그 위치에 있을 때 특정 장소의 특정 시간이 같이 적혀있다.

예를 들자면 “달이 레굴루스라는 별과 30도 각도의 위치에 있는 현상이 런던에서 새벽 3시에 목격될 것이다” 라고 월거표에 적혀 있는 것이다. 이와 동일한 현상이 배 위에서 새벽 2시에 목격된다면(현지 시각은 태양의 정중고도를 측정함으로서 알 수 있다) 배는 런던에서 동쪽으로 경도 15도만큼 위치해 있는 것이다. 비록 이 작업에 4시간 남짓한 시간이 걸리고 복잡한 수학 계산이 선원들의 머리를 쥐어 뜯더라도 예전과 비하면 획기적인 발전이라 할 수 있는 것이다.

 

그리고 마침내 존 해리슨이 1759년 자신의 최후작 H4를 완성시켰다.

https://youtu.be/UeEBa55S7MI

H4는 그 후 긴 해상시험을 거쳐 완벽한 성능을 보여 줌으로서 해리슨에게 경도 상금 20,000 파운드를 안겨줬다.

H4는 영국에서 자메이카 까지의 81일간의 1차 시험 항해에서 불과 5.1초만 늦어지는 경이적인 성능을 보여주었기 때문이다. 

유명한 제임스 쿡의 세계일주 항해도 이 H4의 복제품인 K1을 사용해 이루어졌다.   

하지만 이와 거의 같은 시기에 월거법도 완성을 이루었다.

1766년 매스켈린에 의해 출판된 항해력은 각종 도표를 이용해 월거 계산 시간을 30분으로 단축시켰다.

항해력은 매년 그해의 달의 운행을 예측해 출판되었고 현재도 출판되고 있다.

2018년 항해력

크로노미터와 월거법은 당시로서는 일장일단이 있었다.

크로노미터는 사용하기에 간편했고 언제 어느때나 사용할 수 있었지만 당시로서는 대량생산에 어려움이 많았고 따라서 고가였다.

초기 크로노미터는 200파운드 이하로 가격을 낮추기 힘들었지만 육분의 1개와 월거표가 기록된 항해력 한권은 합쳐서 20 파운드 정도에 불과했다.

반면 월거법은 달과 태양의 관계에 따라 측정이 곤란한 날이 있었고 황천 시에는 아예 측정이 불가능했다.

크로노미터와 월거법은 한동안 항해자들의 주머니 사정에 따라 병용되었다.

이윽고 크로노미터가 대중화 되자 월거법이 밀리는 듯 하였으나 기나긴 항해에서 발생하는 크로노미터의 오차를 월거법으로 보정할 수 있었기 때문에 월거법은 계속 사용되었다.

아울러 월거법이 지금의 우리에게 가장 큰 영향을 미친 것은 경도의 기준을 그리니치로 고정시켰다는 데 있다.

매스켈린은 그리니치를 경도 0도로 삼아 매년 항해력을 출판했기 때문에 콧대높은 프랑스인마저 그리니치 표준시를 기준으로 삼을 수 밖에 없었다.